海上设施溢油事故风险源分析

刘保占 赵建平 张庆范

(中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司，天津 300457)

0 引言

近年来，随着全球海上航运业的迅猛发展，海上溢油事故也随之增加，给海洋环境带来巨大破坏，比如墨西哥湾“深水地平线”溢油事故，导致约490万桶原油流入墨西哥湾[1]。海上溢油事故发生后，很大程度破坏海洋生态系统，影响渔业、养殖及旅游业等经济产业的发展。在这种背景下，越来越多国家将研究重心转向如何有效控制海上石油设施溢油事故风险，因此，开展海上溢油事故风险源分析具有重要的现实意义。本文通过搜集国内外海上平台溢油事故，分析总结溢油事故原因和规模，筛选出船舶、海上平台、海底管道及港口码头溢油事故的影响因子，找出溢油风险源，旨在为海上溢油预防和应急管理提供基础支持。

1 船舶溢油

从事故原因角度，船舶溢油事故分为操作性事故和海难性事故。海难性事故是指因船舶在航行、停泊、装卸及其它作业过程中因发生碰撞、搁浅等水上交通事故引发的溢油事故，溢油往往是安全事故的后果。其它作业是指其他作业是指船船过驳、清舱、洗舱、油料供受、修造、打捞、拆解、污染清除以及其他水上水下船舶施工作业等。2014年的《水上交通事故统计办法》将船舶交通事故分为十类，其中的碰撞、搁浅、触礁、触碰、浪损、火灾、爆炸、风灾、自沉这九类事故可归入海难性事故。操作性事故是指船舶在航行途中违法排污、设备故障、操作失误等导致溢油的事故[2]。本文重点针对最为常见的操作性事故，总结分析船舶溢油事故发生原因。

1.1 货油装卸、扫舱作业

由于油舱太满、管路爆裂、阀门失效等原因，在装卸或者扫舱过程中，油船常发生溢油。油船发生溢油污染事故时，相对来说较易确定肇事者，因为散装货油与其他油类有本质的差别，即使不使用技术手段，从油的种类就可以判定肇事船舶。但同样需要执法人员对事故认真调查，分析原因，总结经验，如此不但可为事故的处理、索赔等提供充分的依据，而且可为类似的疑难案件的侦破提供借鉴，积累经验。

1.2 船舶内部油料调驳

船舶在航行中，油料不断消耗，故需要通过油料的调驳，对消耗的油料进行充分的补充，在调驳的过程中，由于操作人员的误操作、组件疲劳老化、阀门失效等原因，也会造成溢油事故发生。

1.3 共同管路油污水排放

低标准船舶共同管路中设有总用泵，当排放污水后，管路未进行清洗或清洗不充分，当总用泵再次排放污水时，共同管路中的残油会随之排出；还有一种情况，这些低标准船舶污水管路使用后，污水阀未关或关闭不严，当排放污水时，舱底污油水也会随着排出。共同管路污油水中的残油含量较少，对海洋污染程度较轻，但也需要引起重视。

1.4 尾轴漏油

船舶尾轴溢油事故主要有两个原因，一是由于剧烈磨损及高温作用，尾密封出现疲劳老化或其他形式的损坏；二是因为外物如渔网、绳索等外物缠到螺旋桨造成的海损性事故。尾轴尾部密封的漏油一般不会造成严重污染事故，其污染物主要为润滑油。但不排除特殊情况，1989年11月，上海海运局一艘名为“新宁”的船舶因螺旋桨滑脱导致尾轴密封严重损坏，发生污染事故，不到两小时的时间尾轴管溢油达0.2t[3]。

1.5 柴油机滑油冷却器带油

柴油机冷却器漏油入海造成的污染事故屡见不鲜。这些污染事故大多发生在港区水域。柴油机润滑油一般采用直接冷却式，冷却介质为海水。为防止冷却机冷却管破裂，海水进入润滑系统，设定的润滑压力应高于海水压力。由于采用海水作为冷却介质，冷却器容易被海水腐蚀。虽然冷却器多采用防腐锌块等防腐措施，但由于一些老旧船舶的坞修间隔太长，冷却器内管道经常因严重腐蚀而断裂。一旦冷却器中的管道破裂，润滑油将随冷却水排出，造成污染。这种事故一般不严重，主要污染物是润滑油。

2 海上石油平台

海上石油平台溢油事故原因主要是在勘探开发、生产、运输及其他作业过程中因发生地质活动、碰撞、管件失效、管件腐蚀、裂纹、操作性事故等原因导致，对其可按照各作业环节逐一识别[4]。

2.1 作业阶段

2.1.1 钻井阶段

在整个钻井阶段，可能泄漏入海的主要有柴油、机油和原油。柴油是钻井船使用的燃料油，由近岸供应船供给，当供应船意外损坏、钻井船储油系统损坏、管线破裂、阀门失效等情况发生时，会造成柴油泄漏。发动机油是储存在钻井船和其他船舶油箱中的船用发动机油，泄漏的主要原因是储油设备损坏。原油泄漏主要井喷或井涌引起，钻井过程中，一旦地层压力大于钻井液压力，地层流体就会流入井内，造成井涌，发生井涌时，如果及时进行井控措施，通常会得到控制，当井控措施失效时，井涌可能变为井喷，导致漏油。原油泄漏的可能原因总结如下：

(1)由于对地层资料缺乏了解。

(2)设备故障。

(3)操作不当或技术不熟练。

(4)紧急关断故障等。

2.1.2 试油阶段

试油期间，利用燃烧器对放喷物进行燃烧，如果燃烧不充分，便会有少量原油落海。储油罐燃烧、爆炸、破裂也可能造成溢油。

2.1.3 海上设施设计、施工、安装阶段

由于本阶段地层中的原油还未产出，因此不存在来自地层的碳氢化合物的泄漏。但施工过程中，各种船只穿梭往来，不可避免的存在船只间因碰撞造成油舱破裂的事故。泄漏的油品主要为柴油和机油。

2.1.4 开采阶段

开采生产阶段原油泄漏主要由井喷造成。开采阶段由于管线老化、保养不当及违规操作等容易导致井喷和井口失控，生产期间修井、测试等环节同样易造成井喷。生产阶段的泄漏源主要出现在原油处理区(各种管件、连接件、原油处理设备)。除此之外，生产阶段能够导致溢油的主要因素包括：原油外输过程中管线破裂、海底输油及储油罐破裂等。部分油田开发建设阶段还长期存在边采边钻交叉作业、钻井与生产井相邻、采油作业和钻井作业同时进行等情况，可能对相邻井产生不同程度的影响，一旦发生事故易引起连锁反应。

2.2 突发性溢油

2.2.1 井喷溢油

在钻井过程中，当突遇高压油气层、钻遇异常高压、钻遇裂缝、钻井液密度失衡、防喷器失效等情况发生时，很可能会造成井喷事故，地层下的原油或天然气会大规模喷出，严重威胁海洋生态环境及平台人员生命安全。

2.2.2 火灾/爆炸

能够引起平台火灾/爆炸的因素很多，但主要有三个原因：

(1)由于设备故障和人员误操作。

(2)当地层中的含有大量烃类物质的流体随泥浆流入泥浆池，遇到点火源，如静电、机械撞击火花或吸烟等时，会引起火灾/爆炸。

(3)钻井阶段，因井喷事故引起的火灾/爆炸。

2.2.3 海底管道/立管

各种海管破裂、断裂事故是海洋石油勘探开发溢油的重要原因之一。海底管道溢油事故的外部原因包括：海面落物撞击、拖网、抛锚、自然灾害等；内部原因包括管道腐蚀、材料缺陷等；此外还有人为误操作、犯罪分子的人为破坏等。

2.2.4 浮式生产储油卸油装置(FPSO)及单点系泊

FPSO 处于海洋主要航道附近，溢油风险较大。主要风险源包括：

(1)极端恶劣海况，导致系泊系统断开，浮式生产储油船倾覆、断裂或下沉。

(2)穿梭油轮或供应船与浮式生产储油船相撞。

(3)外输过程中输油软管损坏或断裂。

(4)浮式生产储油船起火爆炸等。

2.2.5 海底溢油

一些海域地质结构和油藏埋藏情况复杂，各油田所处区域的断裂系统情况各不相同，不恰当的注入(包括生产注水、污染物回注)可能会造成油藏储层压力异常高压，如储层附近恰好存在连通海床的自然地质断层，储层压力可能使储层流体沿附近的地质断层自储层段运移至海床面，从而造成溢油。同时，钻井过程中，当钻遇到由于注入导致的高压地层时也可能引起井涌，甚至井喷。

2.2.6 原油船舶外输溢油

一些近岸海域油田，在不采用油气集输管道外输原油时，只是将所采原油经简单的油气分离后，再经千吨级小型油船输送至岸上处理，油船在此过程中由于误操作而发生碰撞或因船舶老化等原因均可造成溢油事故。

2.3 自然灾害造成的溢油

海洋灾害主要包括海冰、风暴潮等。海冰在浪、潮流等外力作用下，对海上工程设施的摩擦和撞击十分严重，对导管架平台、人工岛的侵蚀和破坏作用巨大，同时海冰还严重影响海上作业船舶的航行安全。风暴潮较为频繁会给海上施工带来诸多不便。风暴潮通常伴随巨浪，导致水位暴涨，严重威胁海上石油设施安全，对近岸海域的人工岛及其他海上设施的破坏影响极大，可能浸泡一些设备，尤其是发电设备等，造成短路、漏电，从而导致火灾爆炸事故，引发溢油事故。

3 海底管道

造成海底管道溢油事故的原因主要有管道腐蚀、海流冲刷、抛锚或作业等机械破坏、焊接失效、管件失效等[5]。

3.1 管道腐蚀

腐蚀是海底管道溢油事故的主要原因，可分为内腐蚀和外腐蚀。内腐蚀主要是油气中氧、水、硫等杂质与铁发生化学反应所致。内腐蚀速度与油气中杂质含量有关。外腐蚀主要是电化学腐蚀，其原因是在海水或沉积物等电解质溶液中，管道表面的离子流失。外腐蚀不均匀，高电位区比低电位区腐蚀相对严重。外腐蚀速度与温度、盐度、海洋生物浓度等因素有关。

3.2 海流冲刷

当海管悬跨或埋深较浅时，在海流冲刷作用下，会对管道后部释放漩涡而产生作用力，引起悬跨管道的振动。在这种情况下，管道自振频率很大概率会与漩涡释放频率发生共振，从而造成管道的疲劳或强度破坏，进而发生溢油事故。

3.3 机械破坏

机械破坏主要发生在第三方的海上活动中，比如渔业区或工程施工区域内的船舶抛锚、船上重物撞击或拖网等，会对该区域埋深较浅的海底管道造成损伤，甚至会使管道断裂而发生较大的溢油事故。

3.4 焊接失效

管道在生产制作过程中焊接工艺不合格、质量不过关，致使投入使用的管道存在裂缝、气孔、含渣等缺陷，当有外力或较大的波浪流作用时，会造成管道破裂甚至断裂事故发生。

3.5 管道附件失效

海底管道的主要附件包括阀门、接头、法兰、卡箍、接头等，当这些附件被腐蚀、老化或其它原因失效时，也会导致管道泄漏或溢油事故，而这些事故是无法正常控制的。

4 结语

基于目前水上油气行业的迅猛发展，溢油风险将会随之增大，为如何预防和管理溢油风险带来更多的挑战。因此，有必要结合筛选分析出的溢油风险源，针对存在的潜在溢油风险，通过咨询专家及作业人员，构建科学的溢油风险评价指标体系，并最终建立适合海上设施溢油事故风险评估模型和方法，为溢油事故防范和应急管理提供技术支持。